The Impact of Space Charges on The Electromechanical Constraints in XLPE Power Cable Containing Defects

Abstract

Insulation techniques in high-voltage cables rely heavily on chemically synapsed polyethylene. The latter may contain manufacturing defects such as small cavities, for example. the presence of the cavity affects the distribution of the electric field at the level of the insulating layer, this change in the electric field is affected by the presence of different space charge densities within the insulating material. The aim of this work is to study the effect of space charging on electromechanical stresses in the area containing a defect. This study is carried out by performing simulations to determine the distribution of the electric field inside the insulator. The simulations are based on the creation of a two-dimensional model of a high-voltage cable of 154 kV using the Comsol program. A cavity is created in the insulation of the cable made of cross-linked polyethylene (XLPE) and different space charge densities are introduced. Each time we study the effect of changing the space charge density of on the electromechanical Constraints. In order to calculate the electric field, the Laplace equation will be solved using the finite element method. Then extract the curve of both electrostatic pressure and elongation...تعتمد تقنيات العزل في كابلات الجهد العالي بشكل كبير على مادة البولي ايثيلين المتشابك كيميائيا. هذا الاخير قد يحتوي على عيوب تصنيع كالتجويفات الصغيرة مثلا، وجود التجويف ياثر على توزع المجال الكهربائي علي مستوى الطبقة العازلة، هذا التغير في المجال الكهربائي يتاثر بوجود كثافات شحن فضاء مختلفة داخل مادة العازل الهدف من هذا العمل هو دراسة تاثير شحن الفضاء على الاجهادات الكهروميكانيكية في المنطقة التي تحتوي على عيب. تتم هذه الدراسة عن طريق اجراء محاكات لتحديد توزع المجال الكهربائي داخل العازل. تعتمد المحاكات على انشاء نموذج ثنائي الابعاد لكابل جهد عالي 154كيلو فولت بالستخدام برنامج كومسول . يتم انشاء تجوييف في عزل الكابل المصنوع من البولي ايثيلين المتشابك ( ، )XLPEيتم ادخال كثافات مختلفة لشحن الفضاء حيث في كل مرة ندرس تاثيير تغير كثافة شحن الفضاء فى الاجهادات الكهروميكانيكية من أجل حساب المجال الكهربائي، سيتم حل معادلة لابلاس باستخدام طريقة العناصر المحدودة. ثم استخراج منحنى كل من الضغط الكهروستاتيكي والاستطالة